数据采集与控制PDF电子书下载

第一章 概论 1

1 概述 1

2 典型的计算机数据采集与控制系统 2

一、多通道数据记录仪 2

二、测量过程的自动校零 3

三、同步质子加速器计算机控制系统 4

3 计算机控制系统的分类 6

一、数据采集系统 6

二、数字控制系统 6

三、监督控制系统 7

四、分级控制系统 8

五、分布式控制系统 9

六、计算机网络 9

4 数据采集与控制的发展趋势 10

一、采用微型计算机和大规模集成电路 10

二、多机应用 10

三、专家智能 11

思考题 11

第二章 数据采集系统的基本问题 12

1 信号 12

一、信号源 12

二、时域信号的表现形式 13

三、数据采集系统中常见的连续信号 15

四、信号品质的表征 17

2 信号传输 18

一、问题的提出 18

二、模拟信号的传输 19

三、数字信号的传输 19

3 信号调理 22

一、信号调理电路的组成 22

二、信号调理电路的输出幅度及输入信号的允许误差 24

一、采样输出函数 26

4 采样的基本概念 26

二、采样定理及有关问题 28

三、采样频谱的混迭 29

四、有限宽度的采样和孔径时间 31

5 量化和编码 33

一、量化 33

二、量化误差 34

三、编码 37

6 信号恢复 41

7 数据采集系统的主要参数 45

习题 49

一、传感器的概念 50

2 传感器的作用及其发展 50

第三章 数据采集通道的主要部件 50

1 概述 50

二、传感器的分类 51

三、传感器的发展趋向 51

3 温度传感器 52

一、热敏电阻 52

二、热电偶 55

三、IC温度传感器 56

4 位移传感器 57

一、应变片 57

二、电磁速度敏感元件 59

三、电容式位移传感器 60

四、数字式位移传感器 61

5 流量传感器 62

一、压力应变片传感器 62

二、流量传感器 63

三、液面传感器 64

6 光传感器 65

一、光敏电阻 66

二、光敏二极管和光敏三极管 66

三、光电倍增器 67

7 光导纤维传感器 69

8 模数转换器 71

9 数据采集系统中的模数转换器 74

一、双极性逐次比较式A/D转换器 74

二、提高A/D转换速度 76

三、比列式A/D转换器 78

四、对数式A/D转换器 79

10 A/D转换器的应用举例 82

一、模拟信号的数字处理 82

二、精密测量装置 83

三、瞬态波形记录仪 84

习题 86

第四章 数据采集系统的设计 87

1 概述 87

2 系统方案选择 87

一、基本的数据采集系统 87

二、微机化的数据采集系统 88

三、多输入通道数据采集系统 89

四、巡回检测 89

五、两级数据采集系统 90

一、系统的分辨力 92

二、采集精度 92

3 数据采集系统的硬件设计 92

三、采集速率 93

四、系统的定时和控制 95

4 数据采集系统的软件设计 96

一、程序设计语言 96

二、程序设计过程 97

三、程序结构的考虑 97

四、应用程序设计举例 98

一、模块式芯片 101

5 模块式数据采集系统 101

二、模块式数据采集系统AD364 102

三、AD364的应用 103

6 高速数据采集系统的实现方法 106

一、DMA方法 106

二、取样式A/D转换 115

7 数据采集系统设计举例 117

一、采集速率的选择 117

二、巡回检测输入电路的设计 119

三、输出缓冲器的设计 122

四、单片机数据采集系统的硬件和软件设计 127

习题 128

第五章 自动控制系统基础知识 129

1 自动控制的意义 129

2 开环控制系统和闭环控制系统 129

3 闭环控制系统的组成及主要指标 134

一、控制系统的组成 134

二、描述控制系统的三个基本量 134

三、自动控制系统的主要性能指标 135

4 控制系统的数学描述 137

一、数学模型的描述方法 137

二、闭环系统的传递函数 138

三、系统的干扰信号及数学描述 139

四、前馈控制系统及其传递函数 140

5 控制器的类型 141

一、控制器的典型环节 141

二、PID控制器 146

6 执行器 147

一、功率放大器 147

二、电动机 150

三、数模转换器 151

习题 165

一、回顾 167

二、为什么要采用微型计算机控制系统 167

1 微型计算机自动控制系统的特点 167

第六章 微型计算机自动控制系统 167

三、计算机的控制过程 168

四、微型计算机在控制中的典型应用方式 168

2 微型计算机控制系统的数学描述 170

一、微型计算机控制系统的组成 170

二、模入和模出通道的数学描述 171

三、计算机传递函数的离散形式G（Z） 173

四、计算机传递函数离散形式的另一种求取方法 174

一、数字PID控制算法 176

3 几种常用控制算法 176

二、PID控制算法的改进 178

三、数字控制器的直接设计方法 186

4 数字滤波 194

一、算术平均法 194

二、中值滤波法 195

三、防脉冲干扰平均值法 196

四、惯性滤波法 196

五、程序滤波法 196

习题 197

三、可靠性要高 199

一、系统操作性能要好 199

二、通用性要好，便于扩充 199

1 微型计算机控制系统设计的基本要求 199

第七章 微型计算机控制系统设计 199

四、设计周期要短，价格要低廉 200

2 微型计算机控制系统设计的一般步骤 201

一、确定控制任务 201

二、选择微处理器和外围设备 201

三、建立数学模型确定控制算法 202

四、系统总体方案设计 202

五、硬件和软件的具体设计 203

3 微型计算机系统的设计 203

一、系统的选择和配置 203

二、总线负载能力的考虑 205

三、专用微型计算机系统的设计 207

4 微型计算机控制系统的抗干扰技术 211

一、提高微型计算机控制系统可靠性的措施 211

二、抗干扰措施 212

5 微型计算机控制系统设计举例 217

一、伺服系统数字控制器的设计 217

二、计算机控制的机械手设计 219

三、炉温控制系统的设计 222

附录A 拉氏变换和Z变换表 227

附录B 一、常用微处理器的基本性能 228

二、常用单片微型计算机的基本性能 231

参考资料 232